• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제27권2호
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• pp.21-27
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• 2004

본 연구에서는 현재 국내에서 사용되고 있는 여러 기종의 CT장치를 대상으로 하여 CT검사로 인한 방사선피폭 정도를 실험을 통하여 알아보고, 외국의 사례와 비교함으로써 CT장치의 성능관리의 하나인 피폭선량 기준 설정에 필요한 기초 데이터를 제시하고자 서울시 및 경기도에 위치한 병의원 및 종합병원에서 가동 중인 32대의 CT장치를 대상으로 CTDI값을 측정한 결과 다음과 같았다. 1) Head phantom의 100 mAs 당 $CTDI_W$값은 $8.1{\sim}19.1\;mGy$ 범위였고, 평균 $13.5{\pm}3.2\;mGy$였다. 그리고 body phantom의 $CTDI_W$값은 $3.7{\sim}10.9\;mGy$ 범위였고, 평균 $7.1{\pm}2.0\;mGy$였다. 2) Single detector CT와 multi detector CT의 $CTDI_W$값을 비교해 보면, multi detector CT가 single detector CT에 비해 head phantom에서는 평균 3.2 mGy(약 1.26배), body phantom에서는 평균 2.1 mGy(약 1.34배) 높았다. 3) Channel 수에 따른 $CTDI_W$값 비교에서는 head pahantom에서는 4 channel CT가 가장 높았으며, 8 channel CT, 16 channel CT, single detector CT순이었으며, body phantom에서는 역시 4 channel CT와 8 channel CT, 16 channel CT, single detector CT순이었다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제33권
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• pp.89-97
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• 2021

목 적: 본 연구에서는 자궁경부암 방사선치료 시 전산화치료계획에 없던 직장 내 가스 용적 변화에 따른 선량변화를 비교 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 인체모형 팬텀(Anderson Research Laboratories Inc, RANDO^TM phantom, USA)의 전산화 단층촬영 영상에 전산화치료계획시스템(Eclipse^TM Treatment Planning System, Varian, Palo Alto, version 15.6, USA)으로 9개의 필드를 이용한 정적 세기조절방사선치료계획(Static Intensity Modulated Radiation Therapy, S-IMRT)과 Full arc로 두 방향의 체적변조회전방사선치료계획(Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT)을 수립하였다. 임의의 가스 변수는 0.5 cm 단위로 2.0 cm까지 변화를 주어 계획표적체적(Planning Target Volume, PTV)에 포함될 수 있도록 하였다. 표적에 대한 처방선량지수(Conformity Index, CI), 선량균질지수(Homogeneity Index, HI), PTV D_max를 구하였고, 손상위험장기(Organ At Risk, OAR)에 대한 최소선량(Minimum Dose, D_min)과 평균선량((Mean Dose, D_mean), 최대선량(Maximum Dose, D_max)을 계산하여 비교하였다. T-검정을 실시하여 p-value를 구했으며 유의수준은 0.05로 설정하였다. 결 과: S-IMRT와 VMAT의 HI 결정계수(R²)는 0.9423, 0.8223으로 상관관계가 비교적 명확하였고, PTV D_max 결과 임의의 가스 용적이 커질수록 최대 2.8%까지 증가하는 것으로 나타났다. OAR의 경우 두 전산화치료계획 모두 방광에서 유의한 차이가 없었고, 직장의 경우 +1.0 cm 이상의 가스 용적에서 두 전산화치료계획 모두 D_mean 700 cGy 이상의 유의한 선량 차이가 나타났다. 방광의 D_mean을 제외한 모든 값에서 p-value 0.05 이하로 통계적인 유의한 차이를 확인하였다. 결 론: 기준 전산화치료계획에 없던 가스 발생 시 가스 용적 크기가 커질수록 PTV의 선량 변화와 직장에 전달되는 선량이 증가하였다. 방사선치료 진행 시 직장 가스의 용적이 클 경우 발생 할 수 있는 선량 전달 오류를 최소화하기 위한 노력이 반드시 필요한 것으로 판단되었다. 향후 가스 용적의 다양한 크기와 위치를 변수로 설정하여 추가적인 연구가 진행되어진다면 유익한 평가가 이루어 질 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제40권1호
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• pp.57-62
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• 2017

본 연구는 거대유방암 환자대상으로 환자의 움직임과 모양의 변화에 따른 선량변화를 콘빔단층촬영영상(CBCT)과 변형영상정합기법(DIR)을 적용하여 적응형방사선치료계획을 재구성하여 기존에 사용된 쐐기접선조사기법(TWF)과 종속조사면 병합치료방법(FIF) 그리고 세기조절방사선치료계획(IMRT)을 이용하여 선량비교평가를 시행하고자 하였다. CT와 CBCT를 MIM6 사용하여 변형영상정합기법영상(DIRCT)을 만들어 각각의 치료계획을 시행하였다. 계획표적체적(PTV)은 왼쪽 유방이고 균질성지표(HI), 적합성지표(CI), 조사범위지표(CVI)의 값을 확인하였다. 관심장기(OAR)는 반대쪽 유방, 폐 그리고 심장이며 평균선량, 최대선량과 장기 특성에 따른 기타 지표들을 비교 분석하였다. PTV인 유방의 HI 값은 DIRCT를 이용한 모든 치료계획방법에서 증가하였으며, CVI, CI의 결과에서는 DIRCT를 이용한 치료계획방법에서 모두 감소하였다. 폐에서의 평균선량과 최대선량은 DIRCT 이용한 IMRT 치료계획방법이 다른 치료계획보다 증가함을 보였으며, 심장의 평균선량과 최대선량은 DIRCT를 이용한 TWF와 FIF는 감소했으며, 오히려 IMRT의 결과는 증가하였다. 유방암 방사선치료 시 환자의 움직임과 셋업 오차로 인해 유방모양의 변경을 감암했을 때 TWF와 IMRT보다 FIF 방법을 이용했을 때 반대편 유방과 심장, 폐의 피해선량을 효과적으로 감소시킬 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제45권4호
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• pp.171-177
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• 2020

Background: This study aims to determine the effective atomic number (Zeff) from dual-energy image sets obtained using a conventional computed tomography (CT) simulator. The estimated Zeff can be used for deriving the stopping power and material decomposition of CT images, thereby improving dose calculations in radiation therapy. Materials and Methods: An electron-density phantom was scanned using Philips Brilliance CT Big Bore at 80 and 140 kVp. The estimated Zeff values were compared with those obtained using the calibration phantom by applying the Rutherford, Schneider, and Joshi methods. The fitting parameters were optimized using the nonlinear least squares regression algorithm. The fitting curve and mass attenuation data were obtained from the National Institute of Standards and Technology. The fitting parameters obtained from stopping power and material decomposition of CT images, were validated by estimating the residual errors between the reference and calculated Zeff values. Next, the calculation accuracy of Zeff was evaluated by comparing the calculated values with the reference Zeff values of insert plugs. The exposure levels of patients under additional CT scanning at 80, 120, and 140 kVp were evaluated by measuring the weighted CT dose index (CTDIw). Results and Discussion: The residual errors of the fitting parameters were lower than 2%. The best and worst Zeff values were obtained using the Schneider and Joshi methods, respectively. The maximum differences between the reference and calculated values were 11.3% (for lung during inhalation), 4.7% (for adipose tissue), and 9.8% (for lung during inhalation) when applying the Rutherford, Schneider, and Joshi methods, respectively. Under dual-energy scanning (80 and 140 kVp), the patient exposure level was approximately twice that in general single-energy scanning (120 kVp). Conclusion: Zeff was calculated from two image sets scanned by conventional single-energy CT simulator. The results obtained using three different methods were compared. The Zeff calculation based on single-energy exhibited appropriate feasibility.

• 한국방사선학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.709-718
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• 2022

본 연구의 목적은 토모테라피 방사선치료에서 고밀도 알루미늄, 티타늄, 강철 금속 삽입물에 대한 단층촬영(CT)을 평가하고 자 하였다. 다양한 밀도의 원통형 막대를 포함한 금속 삽입물과 함께 원통형 토모팬텀을 이용하여 영상을 얻었다. 총 세 가지의 CT 영상에 대해 평균 CT 값(number)와 표준 편차를 구하고, 치료계획 선량평가도 수행하였다. 고밀도 금속 삽입물이 CT값과 변화가 가장 컸다. 타겟에 대한 선량평가(적합성 지수, CI)에서 반복적 금속 인공물 감소 알고리즘(iMAR)이 적용된 영상이 그렇지 않은 영상에 비해 약 20% 좋았으나 유의한 차이는 없었다. iMAR은 표적 및 장기의 묘사에 도움을 주고 토모테라피를 이용한 3차원 입체조형 방사선치료기술(3D-CRT)에서 불확실성을 줄이는 데 도움이 될 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제29권1호
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• pp.1-7
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• 2018

The $TomoTherapy^{(R)}$ beam-delivery method creates helical beam-junctioning patterns in the dose distribution within the target. In addition, the dose discrepancy results in the particular region where the resonance by pattern of dose delivery occurs owing to the change in the position and shape of internal organs with a patient's respiration during long treatment times. In this study, we evaluated the dose pattern of the longitudinal profile with the change in respiration. The superior-inferior motion signal of the programmable respiratory motion phantom was obtained using AbChes as a four-dimensional computed tomography (4DCT) original moving signal. We delineated virtual targets in the phantom and planned to deliver the prescription dose of 300 cGy using field widths of 1.0 cm, 2.5 cm, and 5.0 cm. An original moving signal was fitted to reflecting the beam delivery time of the $TomoTherapy^{(R)}$. The EBT3 film was inserted into the phantom movement cassette, and static, without the movement and with the original movement, was measured with signal changes of 2.0 s, 4.0 s, and 5.0 s periods, and 2.0 mm and 4.0 mm amplitudes. It was found that a dose fluctuation within ${\pm}4.0%$ occurred in all longitudinal profiles. Compared with the original movement, the region of the gamma index above 1 partially appeared within the target and the border of the target when the period and amplitude were changed. Gamma passing rates were 95.00% or more. However, cases for a 5.0 s period and 4.0 mm amplitude at a field width of 2.5 cm and for 2.0 s and 5.0 s periods at a field width of 5.0 cm have gamma passing rates of 92.73%, 90.31%, 90.31%, and 93.60%. $TomoTherapy^{(R)}$ shows a small difference in dose distribution according to the changes of period and amplitude of respiration. Therefore, to treat a variable respiratory motion region, a margin reflecting the degree of change of respiration signal is required.

• Korean Journal of Radiology
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• 제22권6호
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• pp.983-993
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• 2021

Objective: To investigate the image quality of ultralow-dose CT (ULDCT) of the chest reconstructed using a cycle-consistent generative adversarial network (CycleGAN)-based deep learning method in the evaluation of pulmonary tuberculosis. Materials and Methods: Between June 2019 and November 2019, 103 patients (mean age, 40.8 ± 13.6 years; 61 men and 42 women) with pulmonary tuberculosis were prospectively enrolled to undergo standard-dose CT (120 kVp with automated exposure control), followed immediately by ULDCT (80 kVp and 10 mAs). The images of the two successive scans were used to train the CycleGAN framework for image-to-image translation. The denoising efficacy of the CycleGAN algorithm was compared with that of hybrid and model-based iterative reconstruction. Repeated-measures analysis of variance and Wilcoxon signed-rank test were performed to compare the objective measurements and the subjective image quality scores, respectively. Results: With the optimized CycleGAN denoising model, using the ULDCT images as input, the peak signal-to-noise ratio and structural similarity index improved by 2.0 dB and 0.21, respectively. The CycleGAN-generated denoised ULDCT images typically provided satisfactory image quality for optimal visibility of anatomic structures and pathological findings, with a lower level of image noise (mean ± standard deviation [SD], 19.5 ± 3.0 Hounsfield unit [HU]) than that of the hybrid (66.3 ± 10.5 HU, p < 0.001) and a similar noise level to model-based iterative reconstruction (19.6 ± 2.6 HU, p > 0.908). The CycleGAN-generated images showed the highest contrast-to-noise ratios for the pulmonary lesions, followed by the model-based and hybrid iterative reconstruction. The mean effective radiation dose of ULDCT was 0.12 mSv with a mean 93.9% reduction compared to standard-dose CT. Conclusion: The optimized CycleGAN technique may allow the synthesis of diagnostically acceptable images from ULDCT of the chest for the evaluation of pulmonary tuberculosis.

• 대한방사선치료학회지
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• 제26권1호
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• pp.59-67
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• 2014

목 적 : 폐암의 정위적체부방사선치료시 실제 적용하고 있는 최대강도투사(MIP) 영상과 호흡위상별(0~90%)영상에서 3차원적으로 재구성된 선량 분포 차이를 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 정위적체부방사선치료를 시행한 비소세포성 폐암(NSCLC) 환자 5명을 대상으로 4차원 전산화단층영상을 시행하여 10개의 호흡위상별 영상을 획득한 후 최대강도투사 영상을 재구성하여 각 호흡위상별 치료계획을 수립하였고, 2차원 이온전리함과 선량분석프로그램 COMPASS(IBA dosimetry, Schwarzenbruck, Germany)을 이용하여 3차원적으로 재구성된 선량분포를 측정하였다. 이를 이용하여 치료계획 선량분포와 실제 측정 선량분포의 일치성 여부 및 최대강도투사 영상과 호흡위상별 영상에서 선량 분포의 차이를 정량적으로 비교 분석하였다. 결 과 : 최대강도투사 영상 및 호흡위상별 영상에서의 선량분포의 일치성을 알아보기 위한 감마분석 통과율은 대상 환자 모두 99%이상으로 평가기준을 만족 시켰으며, 각각의 환자들에 대한 최대강도투사 영상과 호흡위상별 영상에서 재구성된 선량의 HI(Homogeneity Index) 차이의 평균은 -0.03~0.04로 크지 않았으며, PTV(Planning Target Volume)의 Dmax 차이는 평균 3.30 cGy, 척수는 평균 40 cGy, 양측 폐, 우폐, 좌폐의 $V_{20}$, $V_{10}$, $V_5$ 차이는 평균 -0.04~2.32% 차이를 나타내었다. 또한 모든 환자에 대한 최대강도투사 영상과 호흡위상별 영상에서 재구성된 선량의 HI 차이의 평균은 -0.03~0.03로 크지 않았으며, PTV의 Dmax 차이의 평균은 10% 영상에서 가장 차이가 작았고, 70% 영상에서 가장 큰 차이를 나타내었다. 척수의 Dmax차이의 평균은 50% 영상에서 가장 차이가 작았고, 0% 영상에서 가장 큰 차이를 나타내었다. 폐 $V_{20}$, $V_{10}$, $V_5$의 차이의 평균은 호흡위상별로 일정한 경향성을 나타내지 않았다. 결 론 : 본 연구를 통해 최대강도투사 영상과 각 호흡위상별 영상에서 측정되어 3차원적으로 재구성된 선량분포차이는 일정한 경향을 나타내지는 않았지만 특정 호흡위상에서 선량 분포 차이가 상이한 경우를 볼 수 있었다. 종양의 위치 및 호흡 움직임이 유사한 대상환자군을 선정하여 체계적인 연구를 통해 데이터화 하게 되면 폐와 같이 움직임이 큰 장기의 정위적체부방사선치료시 특정 호흡위상에서 획득한 영상에서의 치료계획이 실제 치료에 적용되어야 하는지에 대한 적합성 여부를 판단 할 수 있을 것이라고 사료된다.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제16권12호
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• pp.5019-5024
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• 2015

Background: The purpose of this study was to assess the dosimetric and clinical feasibility of volumetric modulated arc based hypofractionated stereotactic radiotherapy (RapidArc) treatment for large acoustic schwannoma (AS >10cc). Materials and Methods: Ten AS patients were immobilized using BrainLab mask. They were subject to multimodality imaging (magnetic resonance and computed tomography) to contour target and organs at risk (brainstem and cochlea). Volumetric modulated arc therapy (VMAT) based stereotactic plans were optimized in Eclipse (V11) treatment planning system (TPS) using progressive resolution optimizer-III and final dose calculations were performed using analytical anisotropic algorithm with 1.5 mm grid resolution. All AS presented in this study were treated with VMAT based HSRT to a total dose of 25Gy in 5 fractions (5fractions/week). VMAT plan contains 2-4 non-coplanar arcs. Treatment planning was performed to achieve at least 99% of PTV volume (D99) receives 100% of prescription dose (25Gy), while dose to OAR's were kept below the tolerance limits. Dose-volume histograms (DVH) were analyzed to assess plan quality. Treatments were delivered using upgraded 6 MV un-flattened photon beam (FFF) from Clinac-iX machine. Extensive pretreatment quality assurance measurements were carried out to report on quality of delivery. Point dosimetry was performed using three different detectors, which includes CC13 ion-chamber, Exradin A14 ion-chamber and Exradin W1 plastic scintillator detector (PSD) which have measuring volume of $0.13cm^3$, $0.009cm^3$ and $0.002cm^3$ respectively. Results: Average PTV volume of AS was 11.3cc (${\pm}4.8$), and located in eloquent areas. VMAT plans provided complete PTV coverage with average conformity index of 1.06 (${\pm}0.05$). OAR's dose were kept below tolerance limit recommend by American Association of Physicist in Medicine task group-101(brainstem $V_{0.5cc}$ < 23Gy, cochlea maximum < 25Gy and Optic pathway <25Gy). PSD resulted in superior dosimetric accuracy compared with other two detectors (p=0.021 for PSD.

• Korean Journal of Radiology
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• 제22권7호
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• pp.1172-1184
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• 2021

Objective: The purposes of this study were to analyze the radiation doses for pediatric abdominopelvic and chest CT examinations from university hospitals in Korea and to establish the local diagnostic reference levels (DRLs) based on the body weight and size. Materials and Methods: At seven university hospitals in Korea, 2494 CT examinations of patients aged 15 years or younger (1625 abdominopelvic and 869 chest CT examinations) between January and December 2017 were analyzed in this study. CT scans were transferred to commercial automated dose management software for the analysis after being de-identified. DRLs were calculated after grouping the patients according to the body weight and effective diameter. DRLs were set at the 75th percentile of the distribution of each institution's typical values. Results: For body weights of 5, 15, 30, 50, and 80 kg, DRLs (volume CT dose index [CTDI_vol]) were 1.4, 2.2, 2.7, 4.0, and 4.7 mGy, respectively, for abdominopelvic CT and 1.2, 1.5, 2.3, 3.7, and 5.8 mGy, respectively, for chest CT. For effective diameters of < 13 cm, 14-16 cm, 17-20 cm, 21-24 cm, and > 24 cm, DRLs (size-specific dose estimates [SSDE]) were 4.1, 5.0, 5.7, 7.1, and 7.2 mGy, respectively, for abdominopelvic CT and 2.8, 4.6, 4.3, 5.3, and 7.5 mGy, respectively, for chest CT. SSDE was greater than CTDI_vol in all age groups. Overall, the local DRL was lower than DRLs in previously conducted dose surveys and other countries. Conclusion: Our study set local DRLs in pediatric abdominopelvic and chest CT examinations for the body weight and size. Further research involving more facilities and CT examinations is required to develop national DRLs and update the current DRLs.